有机太阳能电池研究现状与进展_李甫
有机太阳能电池的新进展
有机太阳能电池的新进展近年来，随着能源危机的日益严重和环境保护意识的增强，人们对可再生能源的需求日益迫切。
在各种可再生能源中，太阳能因其广泛分布、清洁无污染等优势备受关注。
而有机太阳能电池作为太阳能利用的一种重要形式，具有柔性、轻薄、低成本等优势，一直备受研究者的关注。
近年来，有机太阳能电池领域取得了一系列新的进展，为其在能源领域的应用带来了新的希望。
一、材料的不断优化有机太阳能电池的核心是光电转换材料，材料的性能直接影响着电池的光电转换效率。
近年来，研究者们在有机太阳能电池材料的设计和合成方面取得了显著进展。
通过不断优化材料的分子结构，提高了材料的吸光性能、载流子传输性能和稳定性，从而提高了电池的光电转换效率和长期稳定性。
二、器件结构的创新除了材料的优化外，有机太阳能电池的器件结构也在不断创新。
传统的有机太阳能电池主要采用的是叠层结构，近年来，研究者们提出了许多新颖的器件结构，如共聚物太阳能电池、钙钛矿有机太阳能电池等。
这些新型器件结构不仅可以提高光电转换效率，还可以降低制备成本，拓展了有机太阳能电池的应用领域。
三、性能的持续提升随着材料和器件结构的不断优化，有机太阳能电池的光电转换效率得到了持续提升。
目前，有机太阳能电池的光电转换效率已经超过15%，并且还在不断提高。
与此同时，有机太阳能电池的稳定性也得到了显著改善，可以在室外环境下长期稳定工作，为实际应用奠定了基础。
四、应用前景的拓展有机太阳能电池具有柔性、轻薄、低成本等优势，适合于在建筑一体化、便携式充电设备、智能穿戴设备等领域的应用。
随着技术的不断进步，有机太阳能电池有望在更广泛的领域得到应用，为人类提供更加清洁、可持续的能源解决方案。
总的来说，有机太阳能电池作为一种新型的太阳能利用形式，具有许多优势和潜力。
近年来，有机太阳能电池领域取得了一系列新的进展，为其在能源领域的应用带来了新的希望。
随着材料、器件结构和性能的不断优化，有机太阳能电池有望在未来发挥更加重要的作用，为推动可再生能源的发展做出贡献。
有机太阳能电池的研究与发展
有机太阳能电池的研究与发展近年来，能源危机日益凸显，对可再生能源的需求也越来越迫切。
有机太阳能电池作为一种新型的光电转换装置，具有材料廉价、柔性可塑、制备简便等优点，受到了科学家和工程师们的广泛关注。
本文将探讨有机太阳能电池的研究与发展现状，并展望其在未来的应用前景。
一、有机太阳能电池的基本原理有机太阳能电池的基本原理是利用有机材料对太阳光的吸收并将其转化为电能。
作为太阳能电池的一种，有机太阳能电池可以分为有机分子材料型和聚合物薄膜型两种主要类型。
有机分子材料型利用有机小分子作为活性层，聚合物薄膜型则采用聚合物作为活性层。
当太阳能光子进入活性层后，会激发材料内的电子从基态跃迁到激发态，形成电子空穴对。
通过电子传输层和电子受体的作用，电子和空穴被有效地分离开来，并在阳极和阴极上形成电流，从而产生电能。
二、有机太阳能电池的优势与传统的硅太阳能电池相比，有机太阳能电池具有以下显著优势：1. 材料成本低廉。
有机太阳能电池主要采用廉价的有机材料制备而成，相比于硅材料具有显著的成本优势，有助于降低太阳能电池的制造成本。
2. 柔性可塑。
有机太阳能电池的材料具有较好的柔性和可塑性，可以按照需求进行弯曲和变形，适应各种复杂的曲面形状，有望应用于柔性电子设备领域。
3. 制备工艺简单。
相比于硅太阳能电池复杂的制备工艺，有机太阳能电池的制备过程更简单，提高了制造效率。
三、有机太阳能电池的研究进展有机太阳能电池自问世以来，得到了广泛研究和应用。
研究人员通过不断改良材料结构和器件设计，提高有机太阳能电池的效率和稳定性。
同时，有机太阳能电池在环境适应性、光谱响应范围等方面也有了长足的进展。
以下是目前取得的一些重要研究成果：1. 材料改良。
通过调节有机材料的结构和化学成分，研究人员改善了有机太阳能电池的电子传输性能和光吸收能力，提高了器件效率。
2. 界面优化。
优化电子传输层和阻挡层的界面电性能，提高电子和空穴的传输效率，增强了有机太阳能电池的稳定性。
有机太阳能电池的研究进展
有机太阳能电池的研究进展太阳能作为一种可再生的清洁能源，一直被广泛研究与应用。
传统的硅基太阳能电池在效率和成本等方面存在着一些限制，而有机太阳能电池作为一种新兴的太阳能转换技术，正逐渐引起人们的关注和研究。
有机太阳能电池采用有机材料作为光吸收层和电子传输层，能够将太阳光转化为电能，并具有低成本、柔性和可打印性等优势。
近年来，各国科学家们在有机太阳能电池领域取得了一系列突破性的研究进展。
首先，有机太阳能电池的效率不断提高。
2019年，美国国家可再生能源实验室（NREL）与华盛顿大学合作，在全新的有机太阳能电池体系中实现了高达17.3%的电能转换效率。
与此同时，许多新型的有机材料也不断被发现，如聚合物、小分子有机化合物和混合有机物等，这些新材料更具有光电转换效率高和稳定性好的特点，为有机太阳能电池的进一步提升提供了新的可能。
其次，有机太阳能电池的稳定性得到了显著改善。
有机材料本身的稳定性相对较差，容易受到氧化、光照和湿度等环境因素的影响。
为了提高有机太阳能电池的稳定性，科学家们进行了大量的研究工作。
他们通过改良有机材料的结构、加入稳定剂和光稳定剂等方法，使得有机太阳能电池的使用寿命得到了显著延长。
例如，研究人员在电池的前后电极之间加入了抗氧化剂，有效减少了电池的降解速度，使其在长时间使用中仍然能够保持较高的转换效率。
第三，有机太阳能电池的成本不断下降。
相比于传统的硅基太阳能电池，有机太阳能电池在生产工艺上更加简单，且使用的材料成本更低。
此外，由于有机太阳能电池具有柔性和可打印性的特点，可以在柔性基底上制备，因此降低了制造成本。
近年来，有机太阳能电池的制造工艺也取得了一系列的改进，如一步法浸渍法和喷墨打印法等，这些新的制备工艺使得有机太阳能电池的制造成本进一步降低。
最后，有机太阳能电池在应用领域也获得了广泛的关注。
由于其可弯曲性和可透明性，有机太阳能电池可以应用于建筑物的外墙、车辆的外壳和电子产品的外壳等领域，实现能源的自给自足。
新型太阳能电池的研究现状及发展前景
新型太阳能电池的研究现状及发展前景太阳能电池已经成为了一个快速发展的技术领域。
尽管相比传统发电方式，太阳能仍有许多挑战和限制，但是随着科技的不断进步和太阳能电池的不断升级，太阳能开始转变成为可靠的能源来源之一。
在目前的太阳能电池研究领域中，新型太阳能电池被认为是最有前途的领域之一。
这个领域涉及到多种不同的技术和方法，所有这些技术和方法都旨在提高太阳能电池的效率和减少成本。
第一种新型太阳能电池是有机太阳能电池。
这个电池由有机小分子或聚合物组成，通过将太阳能转化为电能。
与其他类型的太阳能电池相比，有机太阳能电池有较低的成本，因为它可以使用较为普遍的材料制成。
此外，有机太阳能电池在灵活性和适应性方面也有优势，可以用于各种不同的场所。
第二种新型太阳能电池是钙钛矿太阳能电池。
这种太阳能电池的名称来源于组成材料，即钙钛矿矿物。
钙钛矿太阳能电池具有着高效率的优点，可以通过改变材料结构或改进重组过程来进一步提高效率。
此外，钙钛矿太阳能电池可以制造成丰富多样的颜色，因此非常适合用于建筑物立面、玻璃幕墙等领域。
第三种新型太阳能电池是纳米太阳能电池。
纳米太阳能电池利用纳米尺度材料结构的特殊性能，以增大表面积并提高电子转化效率。
纳米太阳能电池具有显著的研究前景，因为结合纳米技术和太阳能电池技术可以进一步提高效率和降低成本。
如果这些新型太阳能电池技术得到了大规模应用，太阳能电池发电成本将会进一步降低，并且太阳能电池的性能和稳定性也将随之提高。
虽然目前这些新型太阳能电池仍存在着不同程度的缺陷和局限，但是预计这些行业仍将蓬勃发展，并为太阳能行业注入新的活力。
作为消费者，我们可以通过使用太阳能电池设备来切实地促进这些新型太阳能电池技术的发展和应用。
我们可以选购太阳能电池板、太阳能热水器、太阳能空调、太阳能路灯等太阳能设备，以便我们自己的家庭和生活领域使用。
这些设备不仅可以为我们节约能源费用，还可以降低对环境的影响，同时，通过不断推进这些新技术的应用，还可以进一步提高太阳能电池技术的稳定性和可靠性。
太阳电池研发现状与最新发展概述
太阳电池研发现状与最新发展概述太阳能电池是将太阳光直接转化为电能的装置，随着对可再生能源的需求不断增长，太阳能电池的研发和应用正在迅速发展。
本文将从太阳能电池的研发现状和最新发展两方面进行概述。
太阳能电池的研发现状：太阳能电池的研发始于20世纪50年代，最早采用的是硅基材料。
这种传统的太阳能电池效率较低，制造成本高，并且材料资源有限。
为了提高太阳能电池的效率，科学家们开始研发新型的材料和结构。
在材料方面，除了传统的硅基材料外，还有锗、镓、砷化镓等化合物半导体材料，它们的光电转换效率比硅材料更高。
此外，还有有机材料和钙钛矿材料等新型材料的应用，它们在制造工艺上更为简单，并且具有更高的光电转换效率。
在结构方面，传统的太阳能电池采用的是单结构或双结构，而现代太阳能电池则采用多结构的设计。
例如，钙钛矿太阳能电池采用双结构设计，使电池的吸光和电荷分离效果更好，提高了电池的转换效率。
太阳能电池的最新发展：太阳能电池的最新发展主要围绕着提高转换效率、降低制造成本以及增强可持续性三个方面展开。
首先，在提高转换效率方面，科学家们正在研发更高效的阳光吸收材料和电子转移材料。
例如，最近研发的全新材料固态钙钛矿太阳能电池，其转换效率可达到23%，并且具有更好的稳定性和可靠性。
其次，在降低制造成本方面，科学家们致力于开发更简化和成本效益的制造工艺。
目前，有机太阳能电池由于其材料简单易得、制造工艺简单等优点成为研究的热点之一。
它们可以通过印刷和喷涂等低成本制造工艺进行大规模生产，为太阳能电池的商业化应用提供了新的可能性。
最后，在增强可持续性方面，科学家们正在探索太阳能电池的可回收和可再生性。
目前，研究人员已经成功地将太阳能电池的废弃物通过高温热解等技术转化为新的太阳能电池材料，实现了太阳能电池的回收再利用，极大地减少了对环境的影响。
综上所述，太阳能电池的研发和应用正处于快速发展的阶段。
通过研发新材料和新结构，科学家们不断提高太阳能电池的转换效率；同时，通过简化制造工艺和降低制造成本，太阳能电池的商业化应用也得到了越来越多的关注；此外，太阳能电池的可持续发展也成为研究的重点之一。
有机无机杂化太阳能电池的研究及应用前景
有机无机杂化太阳能电池的研究及应用前景近年来，太阳能电池在能源转型中扮演着越来越重要的角色。
然而，传统的无机材料太阳能电池普遍存在成本高、体积大、稳定性差等问题，因此，有机无机杂化太阳能电池成为了备受关注的研究领域。
本文将探讨有机无机杂化太阳能电池的研究现状以及未来的应用前景。
一、有机无机杂化太阳能电池的基本原理有机无机杂化太阳能电池是一种“三明治”结构，其内部由有机材料和无机材料构成，并且各自承担不同的功能。
通常情况下，有机材料是光电转换的活性层，负责将光线转化为电子能量；无机材料则是电荷传输的通道，负责将活性层中的电子和正空穴输送到电路中。
这种混凝土结构的设计方案不仅解决了传统太阳能电池的成本问题，而且通过材料之间的相互作用和调节，可以提高电池的效率和稳定性。
二、有机无机杂化太阳能电池的研究现状有机无机杂化太阳能电池除了解决成本问题，更吸引人的是其对于柔性电池、多色电池的应用前景。
当前，有机无机杂化太阳能电池的研究集中于两个方向：一是有机材料的优化，主要是以新型共轭高分子为主体；二是功能化纳米结构的设计，如石墨烯、金属氧化物等，目的是提高电池的效率和稳定性。
有机颜料分子是传统材料，但由于它的光电转换效率低，所以不符合实际需要，如何提高其光电转换效率成为了研究的重要方向之一。
不同于普通的太阳能电池，有机无机杂化太阳能电池在研究中走的是另一条路线，即在光电转换层中引入新的材料，旨在改变材料光电特性，提高光电转换效率。
另一方面，旨在提高材料的电导率，以便更快地传输自由载流子，从而提高电池的效率。
报道显示，与无机电池结构相比，当一个薄层的有机材料与无机材料混合时，电荷可更快和更高效地转移到金属半导体中。
因此，有机无机杂化太阳能电池的效率也更高。
可以预见，有机材料和无机材料之间的相互作用和调节将更加细致，因此效率会进一步提高。
三、有机无机杂化太阳能电池的应用前景由于他们可以制成柔性薄膜，有机无机杂化太阳能电池比传统太阳能电池更加适合用于可曲折电子器件。
有机太阳能电池研究现状与进展
２００７．ＮＯ．４．ＩＳＳＮ１６７２－９０６４ＣＮ３５－１２７２／ＴＫ作者简介：李甫（１９８５～），女，主要研究方向：无机非金属材料。
０引言１９５４年贝尔实验室Ｃｈａｐｉｎ．Ｄ．Ｍ等人［１］制作了光电转化效率达６％的太阳能电池，标志着商业化太阳能电池研究的开始。
到２０世纪７０年代，用于卫星的半导体硅太阳能的光电转化效率已达到１５％～２０％。
但硅系列太阳能电池材料纯度要求很高且制作工艺复杂，因此成本高，难以大规模生产。
其它类型半导体材料的太阳能电池因存在材料来源及工艺等问题也同样难以得到推广。
而有机太阳能电池以其材料来源广泛、制作成本低、耗能少、可弯曲、易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力，成为近十几年来国内外各高校及科研单位研究的热点。
１９０６年和１９１３年Ｐｏｃｈｅｔｔｉｎｏ［２］和Ｖｏｌｍｅｒ分别报道了有机固态蒽晶体的光导效应，成为有机太阳能电池研究的标志性开端，并为以后的发展奠定了基础。
但自第１个有机太阳能电池问世以来，其转化效率一直不高，至今其最高转化效率也只有１０％左右，与无机太阳能电池相比仍有很大差距。
有机太阳能电池低的光电转换效率限制了其市场化进展，因此提高有机太阳能电池的光电转化效率成为研究的重点。
近年来，国内外为提高有机太阳能电池的光电转化效率从材料的选择、工艺技术的改进、电池结构的设计等方面做了大量工作，虽有所提高但无论从理论研究还是实际应用仍未有重大突破，因此需要不断开发新材料、改进生产工艺、提高生产技术。
有机太阳能电池的分类方法较多，按照有机半导体层材料的差别，可分为３类：单质结结构有机太阳能电池、ｐ－ｎ异质结结构有机太阳能电池、ｐ－ｎ本体异质结结构有机太阳能电池。
近十几年来，研究较多的还有染料敏化纳米晶太阳能电池。
１单质结结构有机太阳能电池单质结有机太阳能电池是研究最早的有机太阳能电池。
其电池结构为：玻璃／金属电极／染料／金属电极，即为２种功函不同的电极之间为一单一的有机半导体层。
新型光伏材料——有机太阳能电池的研究
新型光伏材料——有机太阳能电池的研究随着环保意识的提升和可再生能源的重视，太阳能作为最具潜力的能源之一逐渐受到人们的关注。
而在太阳能电池领域，有机太阳能电池作为一种新型光伏材料，其可塑性强、轻薄柔性等优势，引起了科研界的广泛关注。
本文将探讨有机太阳能电池的研究进展和发展前景。
一、有机太阳能电池的基本原理有机太阳能电池基本原理是将吸光发电材料、电子传导材料和电子受体组成一个异质结，通过光的激发，将光子转化为电子，进而形成光电流。
其中，吸光发电材料的选择对有机太阳能电池的性能至关重要。
二、有机太阳能电池的研究现状目前，有机太阳能电池的研究已经进入了第三代，具有塑性材料、透明材料、非富勒烯型材料等多种类型，由于其光伏转换效率高、生产成本低、可塑性好等优点，可以广泛应用于人造卫星、移动设备和智能家居等领域。
以近年来最为热门的非富勒烯型有机太阳能电池为例，全世界已经涌现出上百个研究团队，巨大的市场需求和技术进步带来了非富勒烯型有机太阳能电池的发展。
在此类研究中，不仅唯一主元是 PTB7-Th/T6 体系所远，结构不同的化合物在此多次取得成功应用。
如以ITIC为主体，B18作为电子接受体，利用氮氧杂化谷氨酸作为供体，漂浮层采用具有温度敏感性的醚烷基代磺酸盐，取得了较高的光电转换效率。
三、未来发展趋势和前景在未来，可期望有机太阳能电池的光伏转换效率和稳定性会不断提高，同时成本也会不断降低。
随着技术的进步，可以将有机太阳能电池应用于更广泛的领域。
例如，可以将其用于建筑外墙、嵌入式电子产品以及智能城市的建设中。
此外，在未来的研究中，亟需解决如何提高有机太阳能电池的稳定性等问题。
对此，可以采用添加稳定剂、提高生产过程的控制等措施。
这些措施将使得有机太阳能电池更加稳定、寿命更长、效率更高，从而开拓更广阔的市场空间。
四、结语目前，有机太阳能电池已经成为光伏领域的一个研究热点，其优点不仅仅表现在其塑性、轻薄柔性等方面。
伴随着技术的不断进步和市场需求的不断增长，有机太阳能电池的未来发展前景十分广阔。
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作者简介： 李甫（ １９８５～） ， 女， 主要研究方向： 无机非金属材料。
２００７．ＮＯ．４． ５２
化合物等得到广泛应用。Ｚ．Ｒ． Ｈｏｎｇ 等人［４］分别制作并研究了 以 Ｃ６０ 和 ＣｕＰｃ、ＢＣＰ 为 异 质 结 的 有 机 太 阳 能 电 池 ， 试 图 将 ＣｕＰｃ、ＢＣＰ 作 为 “缓 冲 器＂， 改 善 单 层 有 机 太 阳 能 结 构 ， 降 低 电子的复合， 提高其转化效率。同时他们还探讨了有机层厚 度 对 电 池 性 能 的 影 响 。近 几 年 来 研 究 人 员 充 分 利 用 有 机 材 料 与无机材料各自的优点即利用有机材料具有大的吸收系数 和无机材料具有高的电子迁移率来创造新的有机－ 无机成分 组成的复合体系材料。Ｅｌｉａｓ Ｓｔａｔｈａｔｏｓ 等人［５］结合无机有机各 自优点制得的太阳能电池光电转化效率为 ５％￣６％。
１９０６ 年 和 １９１３ 年 Ｐｏｃｈｅｔｔｉｎｏ［２］和 Ｖｏｌｍｅｒ 分 别 报 道 了 有 机固态蒽晶体的光导效应， 成为有机太阳能电池研究的标志 性开端， 并为以后的发展奠定了基础。但自第 １ 个有机太阳 能电池问世以来， 其转化效率一直不高， 至今其最高转化效 率也只有 １０％左右， 与无机太阳能电池相比仍有很大差距。 有机太阳能电池低的光电转换效率限制了其市场化进展， 因 此 提 高 有 机 太 阳 能 电 池 的 光 电 转 化 效 率 成 为 研 究 的 重 点 。近 年来， 国内外为提高有机太阳能电池的光电转化效率从材料 的选择、工艺技术的改 进、电池结构的设计 等方 面 做 了 大 量 工作， 虽有所提高但无论从理论研究还是实际应用仍未有重 大 突破， 因此需 要 不 断 开 发 新 材 料 、改 进 生 产 工 艺 、提 高 生 产技术。
３ ｐ－ ｎ 本体异质结结构有机太阳能电池
ｐ－ ｎ 本体异质结结构有机太阳能电池是近年来研究的 热点， 具有巨大的开发潜力。其电池结构为玻璃／ＩＴＯ／Ａ＋Ｄ 混 合材料／金属电极。
自 １９９７ 年 Ｃａｏ 等 ［６］报 道 了 由 给 体 （ ＭＥＮ－ ＰＰＶ） 和 受 体 （ Ｃ６０） 混 合 成 膜 而 制 成 的 器 件 具 有 较 高 的 转 化 效 率 ， 人 们 开 始 了 对 此 类 有 机 太 阳 能 电 池 的 研 究 。在 此 结 构 中 给 体 和 受 体 分子紧密接触而形成 Ｄ－ Ａ 连接网络， 增加了 Ｄ／Ａ 接触， 从而 提高了光电转化效率。在理想情况下， 电荷分离与收集具有 同等效率， 但实际上复合体微观结构是无序的， 两种组分可 能是以孤岛形式存在， 网络之间存在大量缺陷， 从而阻碍了 电荷的分离和传输。如果能有效减少这些孤岛尺寸， 就会增 加 有 效 的 Ｄ／Ａ 界 面 面 积 ， 从 而 提 高 电 池 的 光 电 转 化 效 率 。 Ｓｕｎ［７］利用非共轭 柔性链作为 Ｄ／Ａ 的桥梁 合成了有序的本体 异质结太阳能电池， 试图从减少激子损失、载流子损失、和吸 收光子的损失 ３ 个方面来提高电池的转化效率。
２ ｐ－ ｎ 异质结结构有机太阳能电池
ｐ－ ｎ 异质结结构有机太阳能电池电池结构为： 玻璃／ＩＴＯ／ ｎ－ 染料／ｐ－ 染料／金属电极。由于其具有给体－ 受体异质结结 构的存在， 所以 ｐ－ ｎ 异质结结构有机太阳能电池较单质结结 构有机太阳能电池的光电转换效率要高， 因此成为后来研究 的重点。
制作此类 ｐ－ ｎ 结电池可选用的有机材料较多。以前所用 最多的是以酞青类化合物为 ｐ 型半导体， 以北四甲醛亚胺化 合物为 ｎ 型半导体［９］。近几年来用聚合物做传输电子有机层 的研究较多。Ｃ６０ 及 Ｃ６０ 衍生物作为受体材料以及利用碳纳米 管和无机化合物半导体纳米颗粒作为受体材料， 还有共轭聚
ＩＳ Ｓ Ｎ１６７２－ ９０６４ ＣＮ３５－ １２７２／ＴＫ
可再生能源
有机太阳能电池研究现状与进展
李 甫 徐建梅 张 德 （ 中国地质大学材料科学与化学工程学院 湖北武汉 ４３００７４）
摘要 介绍有机太阳能电池研究的背景及历史发展情况， 从器件结构、材料选择、工艺技术等方面对近几年来研究的几种
有机太阳能电池现状和进展做了系统综述， 分析了结构、材料等对有机太阳能电池光电转化效率的影响， 并讨论其发展趋势。
单质结有机太阳能电池工作原理是由于 ２ 电极功函不 同， 电子从低功函的金属电极穿过有机层到达高功函电极， 而产生光电压形成光电流， 其光伏特性取决于载流子的浓 度。但由于电子与空穴在同一材料中传输因而复合几率较 大， 所以单质结结构有机太阳能电池的光电转换效率较低。 黄 颂羽［３］等人探究了此类 电池中激子和载流 子的输运机 理 ， 认 为 强 的 取 向 内 电 场 、超 薄 膜 化 和 分 子 排 列 取 向 化 是 提 高 单 质结结构有机太阳能电池转换效率的重要途径。近年来， 人 们利用共轭聚合物等导电聚合物作为有机层取得了较大进 展。目前， 实验室中以聚合物和有机分子材料制造的有机光 付电池效率可达 ５％， 接近于目前非晶硅的转化效率 （ ５％～ １０％） ［４］。
同时， 有机材料与无机材料各有其优缺点， 充分利用这 ２ 种材料优点制备有机／无机复合材料而应用于有机太阳能 电池， 将成为以后研究的热点。
５ 趋势及展望
有机太阳能电池的研究现状及成熟程度相对与无机太 阳能电池具有很大差距， 因此可以借鉴研究无机材料的成熟 技术及研究思路等推进有机光伏材料的研究进展， 并应用于 器件 ， 通过优化器件结构、改 善材料性质等提高 有 机 太 阳 能 电池的综合性能。如无机太阳能电池的高光电转换效率和 ｐ－ ｎ 掺杂都曾给了有机太阳能电池很大启发， 后来出现的双 层异质结和本体异质结等都Ｃｒａｚｅｌ 等［１０］又 成 功 制 作 了 全 固 态 染 料 纳 米 晶 太 阳能电池， 相对于 １９９１ 年该小组采用的高比表面积纳米多 孔 ＴｉＯ２ 薄膜作电极， 以三联吡啶 钌衍生物作为光活性 物质 在液态电解质中研制成功染料敏化纳米晶电池克服了因液 态电解质而存在的一系列问题。２００３ 年 他们又通过掺杂进 而改善了其性能。由于此种太阳能电池转化效率较高，因此 目前研究较多。
关键词 有机太阳能电池 光电转化效率 研究现状
中图分类号： ＴＭ９１４．４
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２－ ９０６４（２００７）０４－ ００５２－ ０３
０ 引言
１９５４ 年贝尔实验室 Ｃｈａｐｉｎ．Ｄ．Ｍ 等人［１］制作了光电转化效 率达 ６％的太阳能电池， 标志着商业化太阳能电池研究的开 始。到 ２０ 世纪 ７０ 年代， 用于卫星的半导体硅太阳能的光电 转化效率已达到 １５％～２０％。但硅系列太阳能电池材料纯度 要求很高且制作工艺复杂， 因此成本高， 难以大规模生产。其 它类型半导体材料的太阳能电池因存在材料来源及工艺等 问 题 也 同 样 难 以 得 到 推 广 。而 有 机 太 阳 能 电 池 以 其 材 料 来 源 广泛、制作成本低、耗能 少、可弯曲、易于大规 模生 产 等 突 出 优势显示了其巨大开发潜力， 成为近十几年来国内外各高校 及科研单位研究的热点。
染料敏化纳米晶太阳能电池是利用具有高比表面积多 孔特性的薄膜吸附染料敏化剂， 吸收未被半导体吸收的光而 产生电动势， 从而对半导体电极的光电动势显示敏化作用。 在半导体多孔膜电极上修饰的敏化层， 对降低电极的禁带宽 度 使 其 增 强 吸 收 太 阳 光 的 能 力 、提 高 转 换 效 率 具 到 很 重 要 的 作用， 因此敏化剂的选择是制作染料敏化纳米晶太阳能电池 的重要环节。敏化剂的选择一般有 ２ 种： 有机染料和导电高 聚物， 它们各有其优势。有机染料来源丰富具有高的光吸收 率， 从而有可能使太阳能电池具有高的转化效率， 而且它具 有多样化结构， 为人们进行分子上的设计提供了可能。 Ｈｉｄｅｋｉ Ｓｕｇｉｈａｒａ 等［１１］通过制备新型香豆素使其作为敏化剂而 制得染料纳米晶电池， 其光电转化效率可达 ６％。某些导电高 聚物的电子电导率在数量级上已接近金属， 且在电极过程的 作用下具有高的稳定性， 因此可将它们看作电极保护涂层的 侯选材料， 以取代有机染料。同时染料敏化剂的含量、薄膜厚 度、孔隙率等也会影响到电荷复合和最终的光电转化效率， 因 此 制 备 优 质 多 孔 膜 、优 化 其 结 构 也 是 成 功 制 作 染 料 纳 米 晶 电池的关键步骤。Ｌｕｋａｓ Ｓｃｈｍｉｄｔ－ Ｍｅｎｄｅ 等［１２］研究了多孔 ＴｉＯ２ 薄膜层及相关参数对染料敏化纳米晶电池性能的影响。
可再生能源
ＩＳ Ｓ Ｎ１６７２－ ９０６４ ＣＮ３５－ １２７２／ＴＫ
系统本身就可以使染料再生， 不用再使用其它空穴传输材 料。而且其极低的生产成本和强的实用性， 仍然使其具有巨 大吸引力。Ｋｏｈｓｈｉｎ Ｔａｋａｈａｓｈｉ 等人［９］制作的 ３ 层有 机太阳能 电池（ Ａｌ／ＰＶ／ＨＤ／ＭＣ） 光电转化效率达到 ３．５１％。
同时， 制备电池所选择 的工艺 流 程 及 环 境 气 氛 、混 合 时 所用给体和受体的比例也是影响有机太阳能电池光电转化 效率的因素。Ｇ．Ｄｅｎｎｌｅｒ 等人［８］将 ＭＤＭＯ－ ＰＰＶ 与 ＰＣＢＭ 按不 同比例相混合作为有机层制作的有机太阳能电池，发现增加 ＰＣＢＭ 的比有助于提高太阳能电池的性能。
函 不 同 的 电 极 之 间 为 一 单 一 的 有 机 半 导 体 层 。一 般 常 用 各 种 有机光伏材料均可被制成此类有机太阳能电池，如酞青类化 合物（ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ） 、卜啉（ ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ） 、青（ ｃｙａｎｉｎｅ） 染料 、叶 绿 素 、导 电 聚 合 物 等 有 机 材 料 。各 类 有 机 材 料 各 有 其 优 缺 点 ： 酞青类化合物具有良好的热稳定性及化学稳定性， 而卜啉具 有良好的光稳定性， 同时也是良好的光敏化剂， 但具有较大 的电阻； 青易于合成、价格便宜， 是良好的光导体并具有良好 的溶解性， 但稳定性较差。
有机太阳能电池的分类方法较多， 按照有机半导体层材 料的差别， 可分为 ３ 类： 单质结结构有机太阳能电 池、ｐ－ ｎ 异 质结结构有机太阳能电池、ｐ－ ｎ 本体异质结结构有机太阳能 电池。近十几年来， 研究较多的还有染料敏化纳米晶太阳能 电池。